SH30182003石油化工安全仪表系统设计规范(Word)

中华人民共和国石油化工行业标准
SH/T 3018-2003
代替SH 3018-1990
石油化工安全仪表系统设计规范
2004-03-10发布 2004-07-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
目次
前言 (Ⅲ)
1 范围 (1)
2 术语和定义 (1)
3 基本原则 (3)
4 传感器 (3)
5 最终执行元件 (4)
6 逻辑运算器 (4)
7 通信接口 (5)
8 人机接口 (5)
9 过程接口 (6)
10 软件组态 (6)
11 工程设计 (6)
附录A（资料性附录）安全仪表系统规格书编制提纲 (8)
用词说明 (11)
附：条文说明 (13)
石油化工安全仪表系统设计规范
1范围
1．1本规范适用于新建、改扩建石油化工装置（或工厂）安全仪表系统的工程设计。

储运系统、公用工程及辅助设施等工程设计可参照执行。

1．2安全仪表系统的工程设计必须满足石油化工装置（或工厂）安全度等级的要求。

1．3相关标准如下：
IEC 61508 Functional safety of electrical/electornic/programmable electronic safety-related systems
IEC 61511 Functionalsafety: safety instrumented systems for the process industry sector
ANSI/ISA-84.01 Application of safety instrumented system for the process industries
DIN V 19250 Porgrammable safety system
IEC 61131 Programmable controller
1．4执行本标准时，尚应符合国家现行有关强制性标准规范的要求。

2术语和定义
下列术语和定义适用于本规范
2．1危险故障 dangerous failure
能够导致安全仪表系统处于危险或失去功能的故障。

2．2安全故障 safe failure
不会导致安全仪表系统处于危险的故障
2．3安全仪表系统 safety instrumented system（SIS）
用仪表实现安全功能的系统。

系统包括传感器，逻辑运算器，最终执行元件及相应软件等。

2．4安全度等级 safety integrity level（SIL）
用于描述安全仪表系统安全综合评价的等级。

2．5最终执行元件 final element
安全仪表系统的一部分，执行必要的动作，使过程达到安全状态。

2．6逻辑运算器 logic solver
安全仪表系统或过程控制系统中完成一个或多个逻辑功能的部件。

2．7可编程电子系统 programmable electronic system（PES）由一个或多个可编程电子设备组成，用于控制、保护或监视的系统。

2．8过程控制系统 process control system（PCS）
用于直接或间接控制过程及相关设备的控制系统。

2．9冗余 redundancy
用多个相同的模块或部件实现特定功能或数据处理。

2．10容错 fault tolerant
功能模块在出现故障或错误时，仍继续执行特定功能的能力。

2．11表决 voting
用多数原则确定结论。

2．12故障安全 fail to safe
安全仪表系统发生故障时，使被控制过程转入预定安全状态。

2．13显示故障 overt fault
能够显示自身存在的故障
2．14隐性故障 covert fault
不能显示自身存在的故障。

2．15平均故障间隔时间 mean time between failured（MTBF）
相邻故障间隔的平均时间（包括平均失效时间和平均修复时间）2．16平均修复时间 mean time to repair（MTTR）
故障修复所需要的平均时间（包括诊断，确认及等待时间）
2．17平均失效时间 mean time to failure（MTTF）
功能单元实现规定功能失效平均时间。

2．18可用性 availability（A）
系统可以使用工作时间的概率。

2．19可靠性 reliability（R）
系统在规定的时间间隔内发生故障的概率。

2．20传感器 sensor
用于测量过程变量的单一或组合设备。

3基本原则
3．1安全仪表系统独立于过程控制系统，独立完成安全保护功能。

3．2当过程达到预定条件时，安全仪表系统动作，使被控制过程转入安全状态。

3．3根据以下要求确定安全仪表系统的功能：对过程危险性及可操作性分析；人员、过程、设备及环境的保护；安全度等级。

3．4安全仪表系统可按照安全度等级的要求分为1、2、3、4级。

安全等级越高，安全仪表系统的安全功能越强。

3．5安全仪表系统应设计成故障安全型。

3．6安全仪表系统应具有硬件和软件诊断和测试功能。

3．7安全仪表系统构成应使中间环节最少。

3．8安全仪表系统的传感器、最终执行元件宜单独设置。

3．9安全仪表系统应能与过程控制系统、工厂管理系统进行通信。

3．10安全仪表系统宜提供独立于逻辑运算器的手动设施，直接操作最终执行元件。

3．11当多个单元的保护功能在一套安全仪表系统内完成时，其共用部分应符合最高安全等级要求。

3．12安全仪表系统的人机接口宜与过程控制系统相同。

4传感器
4．1传感器的独立设置原则
4．1．1 1级安全仪表系统，其传感器可与过程控制系统共用。

4．2．2 2级安全仪表系统，其传感器宜与过程控制系统分开。

4．2．3 3级安全仪表系统，其传感器应与过程控制系统分开。

4．2 传感器的冗余设置原则
4．2．1 1级安全仪表系统，可采用单一的传感器。

4．2．2 2级安全仪表系统，宜采用冗余的传感器。

4．2．3 3级安全仪表系统，应采用冗余的传感器。

4．3 传感器的冗余方式选用
4．3．1 当重点考虑系统的安全性时，应采用“或”逻辑结构。

4．3．2 当重点考虑系统的可用性时，应采用“与”逻辑结构。

4．3．3 当系统的安全性和可用性均需要保障时，宜采用三取二逻辑结构。

4．4 安全仪表系统的传感器宜采用隔爆型。

5最终执行元件
5．1最终执行元件可以是安全仪表系统用的切断阀，与过程控制系统共用的控制阀或电动阀。

气动控制阀或气动切断阀均应带接受安全仪表系统控制信号的电磁阀。

5．2阀门的独立设置原则
5．2．1 1级安全仪表系统，其阀门可与过程控制系统共用，应确保安全仪表系统优先于过程控制系统的动作。

5．2．2 2级安全仪表系统，其阀门宜与过程控制系统分开。

5．2．3 3级安全仪表系统，其阀门宜与过程控制系统分开。

5．3阀门的冗余设置原则
5．3．1 1级安全仪表系统，可采用单一阀门。

5．3．2 2级安全仪表系统，宜采用冗余的阀门，如采用单一的阀门，配套的电磁阀宜冗余配置。

5．3．3 3级安全仪表系统，宜采用冗余的阀门，配套的电磁阀宜冗余配置。

5．3．4 冗余配置的阀门，可采用一个控制阀和一个切断阀。

5．4 电磁阀的设置原则
5．4．1 控制阀上的电磁阀应安装在阀门定位器与执行机构之间。

电磁阀放空口应有防护措施。

5．4．2 当重点考虑系统的安全性时，冗余电磁阀宜采用与逻辑连接。

5．4．3 当重点考虑系统的可用性时，冗余电磁阀宜采用或逻辑连接。

5．4．4 电磁阀应采用长期带电型，电磁阀电源应由安全仪表系统提供。

5．4．5 安全仪表系统的电磁阀宜采用隔爆型。

5．5 电动阀的配置原则
5．5．1安全仪表系统和过程控制系统可共用电磁阀。

5．5．2 电动阀不采用冗余配置，必要时可采用冗余的接点接入电气控制回路。

6逻辑运算器
6．1安全仪表系统的逻辑运算器可由继电器系统或可编程序电子系统构成，也可由其混合构成。

6．2逻辑运算器的技术选择原则
6．2．1继电器系统
继电器系统用于输入输出点较少、逻辑功能简单的场合。

6．2．2可编程序电子系统
a）可编程序电子系统用于下列场合：
1）输入输出点较多
2）逻辑功能复杂
3）与过程控制系统进行数据通信
b)可编程序电子系统可以是可编程序逻辑控制器（PLC）、分散型控制系统（DCS）或其它专用系统。

6．3 逻辑运算器的独立原则
6．3．1 1级安全仪表系统，其逻辑运算器与过程控制系统分开。

6．2．12级安全仪表系统，其逻辑运算器应与过程控制系统分开。

6．2．13级安全仪表系统，其逻辑运算器必须与过程控制系统分开。

6．4 逻辑运算器的冗余原则
6．4．11级安全仪表系统，可采用单一的逻辑运算器。

6．4．22级安全仪表系统，宜采用冗余或容错的逻辑运算器，其中央处理单元，电源单元，通信系统等应冗余配置，输入/输出模块宜冗余配置。

6．4．33级安全仪表系统，应采用冗余或容错的逻辑运算器，其中央处理单元，电源单元，输入/输出模块及通信系统等应冗余配置。

7通信接口
7．1安全仪表系统与工程师站通信可采用RS-232，RS-485/RS-422串行通信方式。

7．2安全仪表系统管理网络可采用工业以太网通信方式。

7．3安全仪表系统与过程控制通信可采用RS232，RS-485/RS-422串行通信方式；过程控制系统为主站，安全仪表系统为从站。

7．4安全仪表系统负荷不应超过60%。

8人机接口
8．1操作站
8．1．1操作站可采用过程控制系统操作站。

8．1．2应确保操作站失效时，安全仪表系统的逻辑处理功能不会受到影响。

8．1．3操作站不能修改安全仪表系统的编程软件。

8．2辅助操作台
8．2．1用于安装紧急停车按钮、开关、信号报警器等。

8．2．2信号报警器宜采用一体化的闪光报警器。

8．2．3灯光显示应采用闪光、平光或熄灭表示报警顺序的不同状态。

8．2．4红色灯光表示越限报警或紧急状态；黄色灯光表示预报警；绿色灯光表示设备或过程变量正常。

8．2．5宜选择区别第一信号记忆的闪光报警器（有顺序事件记录或历史记录的情况可不设置），信号报警顺序如表1表示。

表1 区别第一信号的闪光报警顺序
8．2．6一般信号采用DCS/PLC实现，重要报警除操作站上显示外，在辅助操作台上宜设置灯光显示。

8．2．7紧急停车接钮宜采用红色，旁路开关宜采用黄色，确认按钮宜采用黑色，试验接钮宜采用白色。

8．3工程师站
8．3．1工程师站完成安全仪表系统编程组态及维护。

8．3．2工程师站可采用台式PC机，也可采用便携式PC机。

9过程接口
9．1过程接口包括输入输出卡、顺序事件输入卡、配电器、安全栅、开关、继电器等关联设备。

9．2输入输出卡应带光电或电磁隔离，每个通道应互相隔离，带故障诊断。

9．3若采用三取二过程信号应分别接在三个不同的输入卡。

9．4安全仪表系统不应采用现场总线通信方式。

9．5输入输出卡相连接的传感器和最终执行元件应设计成故障安全型。

10软件组态
10．1软件组态
编程语言应符合IEC 61131-3工业标准。

10．2软件组态的安全性
10．2．1采用PROM或EPROM存储器存储应用软件，提供防止未被授权人员修改程序的功能。

10．2．2软件应能在线修改及下载。

10．3软件组态的审查
10．3．1软件组态的程序应与逻辑图一致。

10．3．2在系统投用前应对软件组态进行100%的功能测试。

10．4软件组态文件
10．4．1功能逻辑图
10．4．2软件采用的主要参数及变量
10．4．3软件程序说明、用户手册、使用说明等。

11工程设计
11．1基础工程设计
11．1．1根据安全度等级，确定安全仪表系统的功能和方案。

11．1．2根据工艺安全功能说明或因果表、管道仪表流程图（P&ID），确定安全仪表系统逻辑功能图。

11．1．3编制安全仪表系统规格书（参见附录A）。

11．1．4编制安全仪表系统硬件配置图。

11．2详细工程设计
11．2．1编制安全仪表系统规格书（参见附录A）。

11．2．2评审安全仪表系统报价书。

11．2．3签订安全仪表系统合同及技术附件。

11．2．4准备软件组态所需要数据、工程图纸等文件。

11．3应用软件组态、编译下载、调试投用
11．3．1编制应用软件组态文件。

11．3．2审查应用软件组态文件。

11．3．3编译下载，工厂验收测试（FAT）。

11．3．4现场安装、调试，验收测试（SAT）。

附件：
19项石油化工行业标准各称及编号
（注：文件素材和资料部分来自网络，供参考。

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